2 Аммофосты алу әдістері

Аммофостың негізгі құрамы аммоний дигидрофосфаты (NH₄)H₂PO₄ және гидрофосфаты (NH₄)HPO₄ тұздарынан тұрады. Бұл тұздарды фосфор қышқылын (H₃PO₄) аммиакпен (NH₃) әрекеттестіріп алады:

H₃PO₄+NH₃ = NH₄H₂PO₄+q₁

H₃PO₄+2NH₃ = (NH₄)₂HPO₄+q₂

MgO+H₃PO₄+2H₂O = MgHPO₄·2H₂O

CaO+H₃PO₄+H₂O = 2AlPO₄·2H₂O

Fe₂O₃+2H₃PO₄+H₂O = 2FePO₄·2H₂O

H₂SiF₆+2NH₃ = (NH₄)₂SiF₆

H₂SO₄+2NH₃ = (NH₄)₂SO₄

ЭФҚ негізінде таза аммофосты алу үрдісінде бейтараптанатын ерітіндінің рН көрсетуішін 4-4,5 дейін көтергенде ең алдымен тұнбаға темір, алюминий тұздары, гипс және басқа былғайтын қоспалар түзіледі. Оны бөліп алғаннан кейін тазаланған фосфорлы аммиак ерітіндісін ары қарай өңдеуге беріледі.NH₄H₂PO₄ өндірісінде буланған ерітіндіні тікелей кристаллизаторға беріледі,онда суытылады және центрифугада кристаллдарды бөледі .

Қаратау фосфоритінен алынған фосфор қышқылын аммофос өндірісінде қолданғанда, оны өндірудің технологиялық схемасы төмендегі сатылардан тұрады. Әдістер көбіне қышқылды екі сатылы бейтараптандыруға негізделген: NH₃:H₃PO₄ = 0,5-0,7 дейін аммиактау немесе 1,3-1,4 дейін, яғни қоймалжыңның өздігінен қозғалыста болуын қамтамасыздандыратын жағдай; NH₃:H₃PO₄= 1,05 дайын өнім алу үшін.

Егер бір сатылы бейтараптандыру қолданса, қоймалжыңның ылғалдылығы 20%-тен кем болмауы тиіс, бірақ ағынды реактор қолданған жағдайда одан төмен болады. (мысалы, ұнтақты аммофос алуда).

Аммофос қоймалжыңын буландыруға көп қабатты бірнеше буландыру қондырғысын қолданады (1-сурет).

1 - сурет. Аммофос өндіру технологиялық схемасы

Аммофос қоймалжыңын буландырудың үрдісі былай жүргізіледі: қоймалжың аппараттан 50% - тік ылғалдылықпен жинағышқа (2) одан әрі вакуум-буландырғышға (4) түседі. Вакуум – буландырғыштарда қоймалжың 30-35% - ке дейін буландырылады. Қоймалжыңның қайнату температурасын 115⁰С-ден жоғары температурада, қоймалжыңнан аммиак бөлініп шығады. Буландырылған қоймалжың жинағыш (8) арқылы айдағыш насос пен (3) БГС (10) аппараттарына түседі. Кептіруді түтін газымен 500-600⁰С аралығында жүргізеді. БГС аппаратарынан түтін газы 90-100⁰С шығады. Кептірілген өнімнің ылғалдығы – 0,5-1%. 20 мм фракциялы өнімді білікті ұнтақтағышта (11) майдалап элеваторда (12-2) майдалап (13) түсіреді. Майда өнімдер транспортер (15) арқылы БГС аппаратына қайтарылады. Ірі фракциялары салқындатқыш "аппаратына" (16), онан дайын өнім қоймаға жіберіледі. Шыққан газдар циклондарда (19) тазартылып, одан әрі сұйық әдіспен тазартуға АПН абсорберден (20), тазартқыш мұнарасынан (22) өтіп, циклондар (24) арқылы ауаға жіберіледі. Циклондардан (19) шыққан шаң, транспортер (15) арқылы БГС аппаратына қайтарылады.

Ұнтақ (майда түйіршіктелген) аммофос Англияда және басқа елдерде кең қолданылады. Англияда "Файзан" фирмасы "Миннифос" алу үрдісін іске асырған. Қондырғының қуаты 1200т/тәул (400т/жылына) аммофос, маркасы 11,5:56:0.

Үрдіс шоғыры 52% Р₂О₅ – фосфор қышқылын газ түріндегі аммиакпен рН =4,2 дейін 170⁰С-та және бактың 0,2 МПа қысымында, интенсивті араластыруда бейтараптандыруға негізделген. Фосфор қышқылын бейтараптандыру нәтижесінде түзілген моноаммонийфосфат балқымасы реактордан бу көйлекшесі бар құбырмен биіктігі 20 м және шеңбері 8 м мұнараның жоғары бөлігіндегі соплоға түседі. Ол жоғары жағынан шашыратылып берілген кезде, төменгі жағынан монаммонийфосфат балқымасын суыту үшін ауа береді. Балқыманы шашыратқанда одан қалған ылғал буланады. Түзілген тамшылар тез ауа ағынында салқындап, қатады және мұнара түбіне түседі. Мұнара түбіндегі айналмалы қырнағыш өнімді түсіреді. Содан соң тасымалдағышпен қоймаға бағытталады. Дайын өнім келесі құрамнан тұрады: 58,0% Р₂О₅ (жалпы), 55,6% Р₂О₅ (сулы); 11,5% N; 5-7,0% ылғал. Түйіршіктік құрам 1 мм дейінгі түйіршік 90%, 1-2 мм түйіршік 5-10% құрайды.

Құрастырылған үрдістің артықшылығы – бейтараптандыру реакциясының жылуын эффективті, қолдануы, бұл өнімді ағынды газдармен кептіруді қажет етпейді. Фирма мұнан ары жағындағы аппаратты реакторға алмастырды. Басқа әдіспен бейтараптандыру реакциясы ағынды реакторда өтеді, реакторға құбыр арқылы сұйық шоғырлы аммиак пен фосфор қышқылын ( 30% Р₂О₅ ) береді. Компоненттер толығымен турбиналы араластырғышпен араластырылады. Реакция жылуының әсерінен фосфор қышқылымен бірге енетін су қызған буға айналады, ал сопладан шығатын моноаммонийфосфат қатты түйіршіктерге айналады. Өнімнің құрамы: 10,5% N және 53,0% Р₂О₅ , ылғалдылық шамамен 4 % болады.

Ресей және Қазақстанда осыған ұқсайтын "Эндогендік" аммофос үрдісін алу жолы 2-суретте берілген. Қоймалжың шашыратылатын мұнараның ішіне абсорбциялық камера орналастырылған, ол жерге пайдалануға газ беріледі. Газды сіңіруге қышқылды ыдыстан насоспен екі форнуска арқылы береді.

Бейтараптанған қышқылдың бір бөлігін бастапқы қышқылмен араластырады және түгелдей ағынды реакторда бейтараптандырады. Өнім мұнараның төменгі бөлігінен шығарылады.

2 - сурет. "Эндогенді" аммофос өндірісінің үлгісі.

1 – мұнара; 2 – абсорбциялық камера; 3,4 – бактар; 5,6 – насостар; 7 – реактор;

8 - желдеткіш

Түйіршіктелген аммофос алу үшін жоғарыда айтылғандай бір немесе екі сатылы аммиактау әдісі қолданылады. Бір сатылы әдіспен аммиактап түйіршіктелген өнім алуда араластырғыш – түйіршіктегеш немесе екі білікті араластырғыш қолдануға негізделген. Бірақ өндірістің көпшілігінде БГС типті аппарат үлгісін қолданады.

1 кесте

Аммофос өндірісінің көрсеткіштері (БГС аппараты енген үлгі)

Көрсеткіштер	Бір сатылы аммиактау	Екі сатылы аммиактау
Қышқыл концентрациясы, % Р2О5: бастапқы үрдіске берілетін	52	52
Қоймалжыңдағы мольдік қатынас NH3:H3PO4 САИ (І саты) Араластырғыштан кейін (ІІ саты) БГС кейін	42 1,1 - 1,15 -	47 1,25 – 1,30 1,00 – 1,05
Температура, 0С САИ қоймалжыңы БГС кіретін газ БГС шыгатын газ	1,0 – 1,05 90 – 100 500 – 600	1,0 – 1,05 110 – 120 500 – 600
Ылғалдылық, % САИ кейінгі қоймалжың Форсукадан кейінгі қоймалжың Дайын өнім, көп емес Ретур	105 – 110 25 – 35 25 – 35 1 0,5 – 1	105 – 110 25 – 35 20 – 35 1 0,5 – 1

БГС аппараты енген үлгі бойынша аммофос өндіру. Үрдіс төмендегіше өтеді (3 - сурет). САИ-да аммиакталған қоймалжың БГС аппаратына берілген жағдайда бір сатылы және САИ-дан (жылдамды буландырғыш аммонизатор) NH₃:H₃PO₄ 1,2-13 мөльдік қатынасқа дейін аммиакталған өнімді фосфор қышқылымен бейтараптандырып екі сатылы жолмен де алуға болады.

Бастапқы фосфор қышқылын абсорбция жүйесінің ағын суларымен шоғырын төмендетіп, САИ аппаратына бейтараптандыруға бағыттайды. Онда алынған аммофостық қоймалжыңды насоспен БГС аппаратының форсукасына береді, онда оны 0,2-0,4 МПа сығылған ауамен шашыратады. Қажетті жағдайда қоймалжыңды қышқылмен бейтараптандырады. БГС аппаратына жылу тасымалдағышты 500-600⁰С-пен енгізеді. БГС аппаратынан өнім 105-110⁰С-та классификаторға және салқындатуға береді, ал шығатын газ құрамында аммофос шаңы, аммиак және фтор болады. Газ 110-115⁰С-та тазалау жүйесіне беріледі. Технологиялық тәртіптің негізгі көрсеткіштері 4-19 кестеде берілген. Мұнда аммофосты алу үшін үрдісті БГС аппаратында бір сатылы немесе екі сатылы жолмен алуға болатыны көрсетілген.

3 - сурет. Түйіршіктелген аммофосты БГС аппаратын қолданып алу үлгісі (концентрлі қоймалжың негізінде); 1 – қышқыл жинағышы, 2 – САИ; 3 – қоймалжың жинағыш; 4 – БГС; 5,9 – майдалағыш; 6 – мұздатқыш КС; 7 – абсорбер; 8 – циклондар; 10 – тасымалдағыш; 11 – элеватор

Бір сатылы әдіспен аммиактауда БГС аппаратына берілетін қышқыл шоғыры 42 % - тен көп болмауы тиіс, яғни NH₃:H₃PO₄ = 1,0 кезінде қоймалжыңның жылжығыштығын қамтамасыздандыру керек. Бір сатылы әдісте қышқылды әлсіздендіру үшін қышқыл жинағышта абсорбция суларымен қатар жаңа су да беріледі. Екі сатылы аммиактау кезінде қоймалжың жылжығыштығын бір сатысында бастапқы қышқылды жаңа сумен әлсіздендірмейді, сондықтан қышқыл шоғыры 47% Р₂О₅ дейін жоғарылайды.

Екі сатылы әдісте концентрлі қышқыл қолдану есебінен энергиялық шығынды азайтады (2 кесте) аммиак шығынының азаюын, БГС алдында NH₃:H₃PO₄ мольдік қатынасының 1,00 - 1,05 дейін төмендеуімен түсіндіріледі.

2 кесте

Аммофос алу процесінің шығын коэффициенттері

Көрсеткіш	Бір сатылы аммиактандыру	Екі сатылы аммиактандыру
БГС өнімділігі, т/сағ	7	9
1 т Р2О5 есептегенде шығын көрсеткіштер: H3PO4, кг NH3 , кг Отын, кг Электр энергия, кВт·ч	1042 313,4 94 175	1042 302 72 150

Кептіргіш барабаннан шығатын түтінді газ 105-115⁰С-та циклонды шаңнан тазартылады және одан кейін аммиактан, фтор қосылысынан және қалған шаңнан – екі абсорберде тазаланады. Абсорбцияда шыққан ағын бейтараптандырғышқа қайтарылады. Сонымен, аммофос өндірісінде ластанған ағын су түзілмейді. КС салқындатқышынан кейінгі шаңданған ауа атмосфераға тастаудан бұрын циклонда шаңнан тазартылады.

Сыйымдылықты бейтараптандырғыш орнына сызба қатарына САИ (жылдамды буландырғыш аммонизатор) аппараты немесе ағынды рекакторлар қолданылады. Аммиактандырғыш – түйіршіктендіргішпен қамтылған қондырғыларда аммоний фосфатының түрлі формасын: моно- және диамонийфосфат алуға болады.

Екі сатылы әдіспен аммиактандыру жолымен аммофос алуда NH₃:H₃PO₄ = 1,3-1,4 (аммиактандырудың І сатысы) мольдік қатынаста жүргізеді, кейін шоғырлы қышқылмен бейтараптандырғыш – түйіршіктегіште бейтараптандырады. Мұндай әдіс кезінде аммиактандыру сатысында үлкен мөлшерде аммиактың бөлінуі бірден төмендейді [2,3].